人教版高中化学选修3课件：2.1 共价键2.ppt

1、共价键 第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质 教学目标教学目标 1、复习化学键的概念，能用电子式表示常、复习化学键的概念，能用电子式表示常 见物质的离子键或共价键的形成过程；见物质的离子键或共价键的形成过程； 知道共价键的主要类型知道共价键的主要类型键和键和键；说出键；说出 键和键和键的明显差别和一般规律。键的明显差别和一般规律。 、认识键能、键长、键角等键参数的概、认识键能、键长、键角等键参数的概 念；能用键参数念；能用键参数键能、键长、键角说键能、键长、键角说 明简单分子的某些性质；知道等电子原明简单分子的某些性质；知道等电子原 理，结合实例说明理，结合实例说明“等电子原理的应用等电

2、子原理的应用” 教学重点、难点：教学重点、难点： 价层电子对互斥模型，键参数的概念，价层电子对互斥模型，键参数的概念， 等电子原理，等电子原理， 化学键：分子中相邻原子之间强烈的相互化学键：分子中相邻原子之间强烈的相互 作用。作用。 离子键：阴、阳离子之间通过静电作用离子键：阴、阳离子之间通过静电作用 形成的化学键。形成的化学键。 共价键：原子间通过共用电子对形成的共价键：原子间通过共用电子对形成的 化学键。化学键。 什么是化学键？什么是化学键？所有所有物质的原子间物质的原子间 都存在化学键吗？化学键类型？都存在化学键吗？化学键类型？ 你能用电子式表示你能用电子式表示H2、HCl、Cl2分子分

3、子 的形成过程吗？的形成过程吗？ 为什么不可能有为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子的分子的 形成？形成？ 一、共价键一、共价键 1、共价键的特性、共价键的特性 （1）饱和性）饱和性 按照共价键的共用电子对理论，一个按照共价键的共用电子对理论，一个 原子有几个未成对电子，便可和几个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋自旋 相反相反的电子配对成键，这就是共价键的的电子配对成键，这就是共价键的 “饱和性饱和性”。H H 原子、原子、ClCl原子都只有一个原子都只有一个 未成对电子，因而只能形成未成对电子，因而只能形成H H2 2、HClHCl、ClCl2 2分分 子，不能形成子，不能形成H H

4、3 3、H H2 2ClCl、ClCl3 3分子分子 -电子配对原理电子配对原理 两原子各自提供两原子各自提供 1 1个自旋方向相个自旋方向相 反的电子彼此配反的电子彼此配 对。对。 -最大重叠原理最大重叠原理 （2）方向性）方向性 两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子 的概率密度越大，形成的共价键越牢固，的概率密度越大，形成的共价键越牢固， 分子越稳定。分子越稳定。 电子云在两个原子核间重叠，意味着电子电子云在两个原子核间重叠，意味着电子 出现在核间的概率增大，电子带负电，因出现在核间的概率增大，电子带负电，因 而可以形象的说，核间电子好比在核间架而可以形

5、象的说，核间电子好比在核间架 起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原 子核“黏结”在一起了。子核“黏结”在一起了。 2 2、共价键的形成、共价键的形成 H H HH 两个两个H原子共用一对共用的电子原子共用一对共用的电子 对是不是只存在与两核间对是不是只存在与两核间? 相互靠拢相互靠拢 s-s 键的形成键的形成 (1) 键的形成键的形成 形成形成键的电子称为键的电子称为电子电子 注：注： s-p 键的形成键的形成 未成对电子的未成对电子的 电子云相互靠拢电子云相互靠拢 电子云相互重叠电子云相互重叠 未成对电子的未成对电子的 电子云相互靠拢电子云相互靠拢 电子云

6、相互重叠电子云相互重叠 p-p 键的形成键的形成 S-S重叠重叠 无方向无方向 S S- -P P重叠重叠 P-P重叠重叠 小结小结: 键成键方式键成键方式 “头碰头头碰头” X X X 轴对称轴对称 (a)(a)以形成化学键的两原子核的连线做为轴以形成化学键的两原子核的连线做为轴 旋转操作，共价键电子云的图形不变旋转操作，共价键电子云的图形不变, ,称为称为 轴对称轴对称。 键键的特征的特征 (b)(b)沿轴方向头碰头重叠沿轴方向头碰头重叠 (c)(c)键强度大，不易断裂键强度大，不易断裂 “肩并肩肩并肩” (a)(a)两个两个s s轨道不能成轨道不能成键键 (2)键的形成键的形成 (p-p

7、) p-p键的形成键的形成 注注: (b)形成形成键的电子称为键的电子称为电子。电子。 (a)原子重叠的部分分别位于两原子核构成平面的原子重叠的部分分别位于两原子核构成平面的 两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面， 它们互为镜像，称为它们互为镜像，称为镜像对称镜像对称 键键特点特点: (b)两个原子轨道以平行或肩并肩方式重叠两个原子轨道以平行或肩并肩方式重叠 (c)(c)键强度较小，易断裂键强度较小，易断裂 (键重叠程度要比键重叠程度要比键小键小) (3)成键判断规律成键判断规律 共价单键是共价单键是键，共价双键中一个是键，共价双键中一个是 键

8、，另一个是键，另一个是键，共价三键中一键，共价三键中一 个是个是键，另两个为键，另两个为键。键。 小小 结结 键型键型 项目项目 键键 键键 成键成键 方向方向 电子云电子云 形状形状 牢固牢固 程度程度 成键判成键判 断规律断规律 沿轴方向沿轴方向 “头碰头”“头碰头” 平行方向平行方向 “肩并肩”“肩并肩” 轴对称轴对称 镜像对称镜像对称 强度大，强度大， 不易断裂不易断裂 强度较小，强度较小， 易断裂易断裂 共价单键是共价单键是键，共价双键中一个是键，共价双键中一个是 键，另一个是键，另一个是键，共价三键中一键，共价三键中一 个是个是键，另两个为键，另两个为键。键。 1.已知氮分子的共价

9、键是三键，你能模仿图已知氮分子的共价键是三键，你能模仿图2-1、图、图 2-2、图、图2-3，通过画图来描述吗？（提示：氮原子，通过画图来描述吗？（提示：氮原子 各自各自 用三个用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个轨道分别跟另一个氮原子形成一个 键和两个键和两个键。键。 2.钠和氯通过得失电子同样也是形成电子对，为什么这对钠和氯通过得失电子同样也是形成电子对，为什么这对 电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢？电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢？ 你能从原子的电负性差别来理解吗？请填写你能从原子的电负性差别来理解吗？请填写 下表下表 原子原子 Na Cl H Cl

10、 C O 电负性电负性 电负性之差电负性之差 （绝对值）（绝对值） 结论：当原子的电负性相差很大，化学反应形成的结论：当原子的电负性相差很大，化学反应形成的 电子对不会被共用，形成的将是电子对不会被共用，形成的将是_键；而键；而 _键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键是电负性相差不大的原子之间形成的化学 键。键。 0.9 3.0 2.1 3.0 2.5 3.5 2.1 0.9 1.0 离子离子 共价共价 3.乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键 分别有几个分别有几个键和几个键和几个键组成？键组成？ 乙烷分子中由乙烷分子中由7个个键组成；乙烯分子中键组成；乙烯分子中

11、由由5个个键和键和1个个键组成；乙烯分子中由键组成；乙烯分子中由3 个个键和键和2个个键组成。键组成。 1. 1. 键：以形成化学键的两原子核的连线键：以形成化学键的两原子核的连线 为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变， 这种特征称为轴对称。如这种特征称为轴对称。如H H- -H H键。键。 类型：类型：s ss s、s sp p、p pp p等。等。 2. 键：由两个原子的键：由两个原子的p电子电子“肩并肩肩并肩” 重叠形成。特点：肩并肩、两块组成、重叠形成。特点：肩并肩、两块组成、 镜像对称、容易断裂。镜像对称、容易断裂。 第一节第一节 共价键共价

12、键 4. 判断共价键类型规律：判断共价键类型规律： 共价单键是共价单键是键；而共价双键中有一个键；而共价双键中有一个 键，另一个是键，另一个是键；共价三键由一个键；共价三键由一个键键 和两个和两个键组成键组成 3. 由原子轨道相互重叠形成的由原子轨道相互重叠形成的 键和键和键总称价键轨道。键总称价键轨道。 1. 1. 下列说法正确的是下列说法正确的是 A. A. 含有共价键的化合物一定是共价化合物含有共价键的化合物一定是共价化合物 B. B. 分子中只有共价键的化合物一定是共价分子中只有共价键的化合物一定是共价 化合物化合物 C. C. 由共价键形成的分子一定是共价化合物由共价键形成的分子一定

13、是共价化合物 D. D. 只有非金属原子间才能形成共价键只有非金属原子间才能形成共价键 2. 2. 氮分子中的化学键是氮分子中的化学键是 A. 3A. 3个个键键 B. 1B. 1个个键，键，2 2个个键键 C. 3C. 3个个键键 D. 1D. 1个个键，键，1 1个个键键 B B 3. 3. 下列说法中正确的是下列说法中正确的是 A. pA. p轨道之间以轨道之间以“肩并肩肩并肩”重叠可形成重叠可形成 键键 B. pB. p轨道之间以轨道之间以“头对头头对头”重叠可形成重叠可形成 键键 C. sC. s和和p p轨道以轨道以“头对头头对头”重叠可形成重叠可形成 键键 D. D. 共价键是两

14、个原子轨道以共价键是两个原子轨道以“头对头头对头” 重叠形成的重叠形成的 C 4. 4. 在氯化氢分子中，形成共价键的原子轨在氯化氢分子中，形成共价键的原子轨 道是道是 A. A. 氯原子的氯原子的2p2p轨道和氢原子的轨道和氢原子的1s1s轨道轨道 B. B. 氯原子的氯原子的2p2p轨道和氢原子的轨道和氢原子的2p2p轨道轨道 C. C. 氯原子的氯原子的3p3p轨道和氢原子的轨道和氢原子的1s1s轨道轨道 D. D. 氯原子的氯原子的3p3p轨道和氢原子的轨道和氢原子的3p3p轨道轨道 C 7 3 上交作业上交作业 1 1.下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ） A.A.键是由两个键是

15、由两个p p电子电子“头碰头头碰头”重叠形成重叠形成 的的 B.B.键是镜像对称，而键是镜像对称，而键是轴对称键是轴对称 C.C.乙烷分子中的键全是乙烷分子中的键全是键，而乙烯分子中键，而乙烯分子中 含含键和键和键键 D.HD.H2 2分子中含分子中含键，而键，而ClCl2 2分子中还含有分子中还含有键键 C 2、在下列分子中、在下列分子中HF Br2 H2O N2 CO2 H2 H2O2 分子中只有分子中只有键的是键的是 ，分，分 子中含有子中含有键的是键的是 ，分子中所有原子都，分子中所有原子都 满足最外层为满足最外层为8个电子结构的是个电子结构的是 ，分子，分子 中含有由两个原子的中含有

16、由两个原子的s轨道重叠形成的轨道重叠形成的键的键的 是是 ，分子中含有由一个原子的，分子中含有由一个原子的s轨轨 道与另一个原子的道与另一个原子的p轨道重叠形成的轨道重叠形成的键的键的 是是 ，分子中含有由一个原子的，分子中含有由一个原子的p轨轨 道与另一个原子的道与另一个原子的p轨道重叠形成的轨道重叠形成的键的键的 是是 。 3.关于乙醇分子的说法正确的是（关于乙醇分子的说法正确的是（ ） A.分子中共含有分子中共含有8个极性键个极性键 B.分子中不含非极性键分子中不含非极性键 C.分子中只含分子中只含键键 D.分子中含有分子中含有1个个键键 C ( (第二课时第二课时) ) 二、键参数二、

17、键参数键能键能、键长键长和和键角键角 气态基态气态基态原子形成原子形成1mol1mol化学键化学键释放释放的最低能量。的最低能量。 计算化学反应的反应热：计算化学反应的反应热： H=H=反应物键能总和反应物键能总和- -生成物键能总和生成物键能总和 键能越大，化学键越稳定键能越大，化学键越稳定 注注 键能的单位是键能的单位是kJmolkJmol- -1 1 形成化学键通常放出热量键能为通常取正值形成化学键通常放出热量键能为通常取正值 1.1.键能：键能： 破坏破坏1mol1mol化学键形成气态基态原子所需的最低能量。化学键形成气态基态原子所需的最低能量。 某些共价键键能某些共价键键能/k/kJ

18、 J molmol- -1 1 键键 键能键能 键键 键能键能 F F- -F F 157157 N NO O 176176 ClCl- -ClCl 242.7242.7 N NO O 607607 BrBr- -BrBr 193.7193.7 O OO O 142142 I I- -I I 152.7152.7 O OO O 497.3497.3 C C- -C C 347.7347.7 C CH H 413.4413.4 C=CC=C 615615 O OH H 462.8462.8 CCCC 812812 N NH H 390.8390.8 C CO O 351351 H H- -F F

19、 568568 C CO O 745745 H H- -ClCl 431.8431.8 N NN N 193193 H H- -BrBr 366366 N NN N 418418 H H- -I I 298.7298.7 NNNN 946946 H H- -H H 436436 表表2 2- -1 1 练习练习: : 由下表的数据判断由下表的数据判断, ,下列分子的稳定性：下列分子的稳定性： A.A.ClCl2 2, Br, Br2 2, I, I2 2 B.B.NHNH3 3 , H, H2 2O O 键键 键能键能 键键 键能键能 ClCl- -ClCl 242.7242.7 N NO O

20、 607607 BrBr- -BrBr 193.7193.7 O OO O 142142 I I- -I I 152.7152.7 O OO O 497.3497.3 O OH H 462.8462.8 N NH H 390.8390.8 例题例题 根据表根据表2 2- -1 1数据，计算数据，计算1molH1molH2 2分别跟分别跟 1molCl1molCl2 2、1molBr1molBr2 2（蒸气）反应，分别（蒸气）反应，分别 生成生成2molHCl2molHCl和和2molHBr2molHBr分子，哪个反应分子，哪个反应 放出的能量多？放出的能量多？ H2 + Cl2 = 2HCl

21、H=436.0kJ mol-1 + 242.7kJ mol-1 2431.8kJ mol-1 = 184.9kJ H2 + Br2 = 2HBr H=436.0kJ mol-1 + 193.7kJ mol-1 2366kJ mol-1 = 102.7kJ 形成共价键的两个原子之间的核形成共价键的两个原子之间的核 间距。间距。键长是衡量共价稳定性的另一个参键长是衡量共价稳定性的另一个参 数。数。 键键 键长键长/Pm 键键 键长键长/Pm HH 74 C=C 120 FF 141 CH 109 ClCl 198 OH 96 讨论：讨论：对比表对比表2 2- -1 1和表和表2 2- -2 2找出

22、键长与键能及稳找出键长与键能及稳 定性的关系。定性的关系。 2 2、键长键长： 键长越短往往键能就越大，共价键越键长越短往往键能就越大，共价键越 稳定，稳定，由该键形成的分子越稳定。由该键形成的分子越稳定。 练习练习: :由下表的数据判断由下表的数据判断, ,下列分子的稳定性下列分子的稳定性 A.HA.H2 2 , Cl, Cl2 2 B.HCl, HBr ,HIB.HCl, HBr ,HI 键键 键能键能 键长键长 键键 键能键能 键长键长 H H- -H H 436436 7474 H HF F 565.0565.0 9292 ClCl- -ClCl 242.7242.7 198198 H

23、 H- -ClCl 428.0428.0 128128 H H- -BrBr 362.0362.0 141141 H H- -I I 295.0295.0 161161 注：注： 键长的单位都是键长的单位都是pm=10-12m ：分子中两个相邻共价键之间的夹角分子中两个相邻共价键之间的夹角 键角一定键角一定，表明，表明共价键具有方向性共价键具有方向性。键角是。键角是 描述分子描述分子立体结构立体结构的重要参数，分子的许多性的重要参数，分子的许多性 质与键角有关。质与键角有关。 键角决定分子的空间构型。键角决定分子的空间构型。 3 3、键角键角 H2O 105 NH3 107 CO2 180 C

24、H4 10928 常见的分子的键角有常见的分子的键角有 COCO2 2 180 180。 。 H H2 2O 105 O 105。 。 NHNH3 3 107107。 。 CH CH4 4 109109。 。28 28 注注 键角决定分子的立体结构和分子的极性键角决定分子的立体结构和分子的极性 思考与交流思考与交流 N N2 2、O O2 2、F F2 2跟跟H H2 2的反应能力依次增强，从的反应能力依次增强，从 键能的角度应如何理解这一化学事实？键能的角度应如何理解这一化学事实？ 通过上例子，你认为键长、键能对分子通过上例子，你认为键长、键能对分子 的化学性质有什么影响？的化学性质有什么影

25、响？ 一般地，形成的共价键的键能越大，键一般地，形成的共价键的键能越大，键 长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越 稳定，化学性质越稳定。稳定，化学性质越稳定。 观察观察 P P32 32页中表 页中表2 2- -3 3的数据的数据 从表中可以看出，从表中可以看出，COCO分子与分子与N N2 2分子在许多分子在许多 性质上十分相似，这些相似性，可以归结性质上十分相似，这些相似性，可以归结 为它们具有相等的价电子数，导致它们具为它们具有相等的价电子数，导致它们具 有相似的化学结构。有相似的化学结构。 表表2-3 CO分子和分子和N2分子的某些性质分子的某些

26、性质 分子分子 熔点熔点/ 水中溶解度水中溶解度 (室温室温) 分子解离能分子解离能 (kJ/mol) 分子的分子的 价电子价电子 总数总数 CO -205.05 2.3 mL 10 N2 沸点沸点/ -210.00 -190.49 -195.81 1.6 mL 1075 946 10 1.1.等电子体：等电子体： 原子总数、价电子总数相同的分子具原子总数、价电子总数相同的分子具 有相似的化学键特征，它们的有相似的化学键特征，它们的许多性许多性 质质是相近的。是相近的。 三、等电子原理三、等电子原理 ( (物理性质物理性质) ) 原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子。原子总数相同、价电子总

27、数相同的分子或离子。 2.2.等电子体原理：等电子体原理： 利用等电子体的性质相似，空间构型相利用等电子体的性质相似，空间构型相 同，可运用来预测分子空间的构型和性质同，可运用来预测分子空间的构型和性质 3.3.等电子体的判断和利用等电子体的判断和利用 原子总数相同，价电子总数相同的分子原子总数相同，价电子总数相同的分子 为等电子体为等电子体 （1 1）判断方法：）判断方法： （2 2）应用：）应用： 例举一些常见的等电子体：例举一些常见的等电子体： SO2 O3 NO2- SO3 NO3- SiO32- C6H6 B3N3H6 NO2 -NO2 N2 CO C22- CO2 N2O CS2

28、NH3 H3O+ CH4 NH4+ CN AlO2- 练习练习 原子数相同，最外层电子总数相同的分子，互称原子数相同，最外层电子总数相同的分子，互称 为等电子体。等电子体的结构相似，物理性质相似。为等电子体。等电子体的结构相似，物理性质相似。 （1 1）根据上述原理，仅由第二周期元素）根据上述原理，仅由第二周期元素 组成的共价分子中，互为等电子体的是：组成的共价分子中，互为等电子体的是： 和和 。 （2 2）等电子原理又有发展，例如：由短）等电子原理又有发展，例如：由短 周期元素组成的物质中，与周期元素组成的物质中，与NONO2 2- -互为等互为等 电子体的分子有电子体的分子有 、 。 N2

29、O CO2 N2 CO SO2 O3 1 1、下列说法中，错误的是、下列说法中，错误的是( ).( ). . .键长越长，化学键越牢固键长越长，化学键越牢固 . .成键原子间原子轨道重叠越多，共价键成键原子间原子轨道重叠越多，共价键 越牢固越牢固 . .对双原子分子来讲，键能越大，含有该对双原子分子来讲，键能越大，含有该 键的分子越稳定键的分子越稳定 . .原子间通过共用电子对所形成的化学键原子间通过共用电子对所形成的化学键 叫共价键叫共价键 练习练习 A 2 2、能够用键能解释的是、能够用键能解释的是( )( ) . .氮气的化学性质比氧气稳定氮气的化学性质比氧气稳定 . .常温常压下，溴呈

30、液体，碘为固体常温常压下，溴呈液体，碘为固体 . .稀有气体一般很难发生化学反应稀有气体一般很难发生化学反应 . .硝酸易挥发，硫酸难挥发硝酸易挥发，硫酸难挥发 A 练习练习 键能、键长、键角是共价键的三个参数；键能、键长、键角是共价键的三个参数； 键角决定了分子的空间构型。键角决定了分子的空间构型。 键能、键长决定了共价键的稳定性；键能、键长决定了共价键的稳定性； 二、键参数二、键参数键能键能、键长键长和和键角键角 课课 堂堂 小小 结结 课课 堂堂 小小 结结 等电子体：等电子体： 原子总数、价电子总数相同的分子或离子。原子总数、价电子总数相同的分子或离子。 等电子体原理：等电子体原理： 原子总数、价电子总数相同的分原子总数、价电子总数相同的分 子具有相似的化学键特征，它们的许子具有相似的化学键特征，它们的许 多性质相近。多性质相近。 三、等电子原理三、等电子原理